单片机完成的步进电机操控体系具有本钱低、运用灵敏的特色，广泛应用于数控机床、机器人，定量进给、工业自动操控以及各种可控的有定位要求的机械东西等应用领域。步进电机是数字操控电机，将脉冲信号转换成角位移，电机的转速、中止的方位取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载改动的影响，非超载状况下，依据上述线性联系，再加上步进电机只要周期性差错而无累积差错，因而步进电机适用于单片机操控。步进电机经过输入脉冲信号进行操控，即电机的总滚动视点由输入脉冲总数决议，而电机的转速由脉冲信号频率决议。步进电机的驱动电路是依据单片机发生的操控信号进行作业。因而，单片机经过向步进电机驱动电路发送操控信号就能完成对步进电机的操控。
1 体系规划原理
步进电机操控体系主要由单片机、键盘LED、驱动／扩大和PC上位机等4个模块组成，其间PC机模块是软件操控部分，该操控体系可完成的功用：1）经过键盘发动／暂停步进电机、设置步进电机的转速和改动步进电机的转向；2）经过LED管显现步进的转速和转向等作业状况；3）完成三相或四相步进电机的操控：4）经过PC上位机完成对步进电机的操控（启停、转速和转向等）。为维护单片机操控体系硬件电路，在单片机和步进电机之间增加过流维护电路。图l为步进电机操控体系框图。
2 体系硬件电路规划
2．1 单片机模块
单片机模块主要由MSP430FG4618单片机及外围滤波、电源办理和晶振等电路组成。MSP430FG4618单片机内部的8 KB RAM和116 KB Flash满意操控体系的存储要求，P1和P2端口在步进电机作业过程中依据按键状况判别是否跳入中止服务程序来改动步进电机的作业状况，USART模块完成单片机和PC上位机之间的通讯，完成PC机对步进电机操控。电源办理电路供给安稳的3．3 V和5 V电压，分别给单片机、晶振电路和驱动和功率扩大电路供电。32 kHz晶振给单片机、键盘／显现接口器材8279和脉冲分配器PMM8713供给时钟；当选用USART模块时需敞开8MHz晶振设置通讯模块。图2为单片机模块结构框图。
2．2 键盘／LED模块
为完成人机对话，该体系规划扩展了3×4按钮矩阵键盘和4片8段LED数码管，可手动直接操作该操控体系。体系上电后，经过键盘输入步进电机的启停、步数转速和转向等，由LED管动态显现步进电机的转速和转向。键盘的输入和LED管的输出由8279进行操控，削减单片机作业担负。8279编程作业在键盘扫描输入方法，读入键盘时具有去颤动功用，防止误触发。图3为键盘LED模块规划结构框图。
2．3 驱动／扩大模块
操控体系选用步进电机操控用的脉冲分配器（又称逻辑转换器）PMM8713，该器材是CMOS集成电路，相输出驱动才能（源电流或吸入电源）为20 mA，适用于操控三相或四相步进电机，可选择下列6种鼓励方法：三相步进电进：1相，2相，1-2相；四相步进电进：1相，2相，1-2相。输入方法可选择单时钟（加方向信号）和双时钟（正转或回转时钟）两种方法，具有正回转操控、初始化复位、原点监督、鼓励方法监督和输入脉冲监督等功用。器材PMM8713由时钟选通、鼓励方法操控、鼓励方法判别和可逆环形计数器等部分构成，一切输入端内都设有施密特电路，可进步抗干扰才能。PMM8713输出需接功率驱动电路，选用功率驱动器PMM2101，最大输出电流为1．4 A，满意驱动步进电机的要求。驱动／扩大电路如图4所示。MSP430单片机经过调理PMM8713的端口1～4输入脉冲信号操控步进电机的启停、速度和转向等。
3 体系软件规划
3．1 单片机程序
使用单片机的定时器TIMER_A（TA）中止发生脉冲信号，经过在呼应的中止程序中完成步进电机步数和圈数的精确计数，经过PWM完成转速操控；使用P1．0端口的中止封闭TA中止程序，并推入仓库，中止电机；P1．1中止则敞开TA中止，仓库推入程序计数器（PC），敞开电机；P3．1端口输出高电平由PMM8713的U／D端口操控电机的转向；P3．0～P3．7端口接8279的8个数据接口，当单片机扫描到矩阵键盘有键按下时，使用P2端口的中止设置TA，操控启停、调速和转向等，一起单片机反馈给8279操控LED管显现转速和转向。其程序流程如图5所示。
3．2 PC上位机模块
PC上位机模块完成PC机对步进电机的操控。使用MSP430单片机的USART模块完成与PC上位机的通讯，PC机经过串口向单片机发送操控指令，完成电机操控。单片机所接收到操控指令暂存在RXBUFFER中，然后与存储在片内Flash的中止程序的进口地址相比较，相同就进入中止，完成步进电机的操控。操作该模块时需求敞开8 MHz晶振为USART模块设置波特率（设置波特率为9 600）。操控软件由VB6．0编写，使用MSComm控件完成串行通讯功用。其操控软件界面如图6所示。
4 体系检测
为查验该操控体系的实践作业状况，在给定PMM2101输出作业电流的状况下选用能量转化法测得步进电机输出的最大静转矩。选取输出电流距离0．2 A，测到步进电机最大静转矩与电流之间联系的静特性曲线，如图7所示，阐明该操控体系规划较合理。
5 定论
该体系经过MSP430单片机操控步进电机工作状况，可靠性高，在电机运转时可以便利设定步进电机的启／停、转速和方向，进步步进电机的步进精度；可以操控三相或四相步进电机；由PC上位机彻底操控步进电机的各种运转方法，使体系可以应用于恶劣环境中，确保人员安全，适用范围较广，且电路简略，本钱较低，操控便利，移植性强，实用价值高。
